¿Qué es la prueba de compatibilidad electromagnética (EMC)?

El concepto de compatibilidad electromagnética
IEC 60050 (161) es equivalente a GB/T4365-1995 "Terminología de compatibilidad electromagnética", que define EMC como "el equipo o sistema puede funcionar normalmente en su entorno electromagnético y no constituye una capacidad de hostigamiento electromagnético inaceptable". La compatibilidad electromagnética es la investigación que se realiza en condiciones de espacio limitado, tiempo limitado y recursos de espectro limitados. Una ciencia en la que varios equipos eléctricos (subsistemas, sistemas; en un sentido amplio, organismos) pueden coexistir sin causar degradación. La compatibilidad electromagnética consta de las siguientes dos partes.

1. Interferencia Electromagnética
Los productos electrónicos interfieren con las características de otros productos en el entorno electromagnético.

(1) Emisión conducida
Se refiere al proceso de propagación de energía de ruido electromagnético a través de uno o más conductores (como líneas eléctricas, líneas de señal, líneas de control u otros objetos metálicos). En un sentido amplio, las emisiones conducidas también incluyen el acoplamiento de impedancia común entre diferentes dispositivos y circuitos que utilizan una tierra común o una línea de alimentación común.

(2) Emisión radiada
Se refiere al proceso de propagación de energía de ruido electromagnético a través del espacio en forma de ondas electromagnéticas. Las emisiones radiadas a veces también incluyen fenómenos inductivos. Específicamente, incluye acoplamiento electrostático, acoplamiento de campo magnético y acoplamiento electromagnético.

2. Susceptibilidad electromagnética
Las características de los productos electrónicos están sujetas a interferencias de otros productos en el entorno electromagnético.
(1) Susceptibilidad conducida
Una medida del nivel de interferencia conducida requerida para causar equipos, subsistemas, degradación del rendimiento del sistema o respuestas no deseadas.

(2) Susceptibilidad radiada
Una medida del nivel de interferencia radiada requerida para causar equipos, subsistemas, degradación del rendimiento del sistema o respuestas no deseadas.

3. Tres elementos de compatibilidad electromagnética
Fuente de perturbaciones electromagnéticas
La energía electromagnética emitida por cualquier forma de dispositivo natural o eléctrico puede causar daño a las personas u otras criaturas que comparten el mismo entorno, o causar peligros electromagnéticos a otros equipos, subsistemas o sistemas, lo que resulta en una degradación o falla del rendimiento, lo que se denomina fuente de acoso electromagnético.

Características de las fuentes de perturbaciones electromagnéticas
1) El nivel de emisión bajo la condición del ancho de banda especificado
2) Ancho espectral
De acuerdo con las características de distribución de frecuencia de la energía de perturbación electromagnética, se puede determinar su ancho espectral. En la perturbación de onda continua, el ancho del espectro de frecuencia de la perturbación de zumbido es el más estrecho, y en la perturbación de impulso, el ancho del espectro de frecuencia de la función de impulso unitario es el más ancho.

3) Waveform
Las perturbaciones electromagnéticas tienen varias formas de onda. La forma de onda es un factor importante para determinar el ancho de frecuencia de la perturbación electromagnética.

4) Tasa de ocurrencia
La distribución de la intensidad o potencia del campo de la perturbación electromagnética a lo largo del tiempo está relacionada con la tasa de ocurrencia de la perturbación electromagnética. De acuerdo con la tasa de ocurrencia de perturbaciones electromagnéticas, se pueden dividir en tres tipos: perturbaciones periódicas, perturbaciones no periódicas y perturbaciones aleatorias.

5) Características de polarización de la perturbación radiada
Las características de polarización se refieren a las características variables en el tiempo de la dirección del vector de intensidad de campo perturbador en un punto dado del espacio, que depende de las características de polarización de la antena. Cuando las características de polarización de la antena de la fuente de perturbaciones y la antena del equipo sensible son las mismas, el voltaje inducido generado por la perturbación radiada en el extremo de entrada del equipo sensible es el más fuerte.

6) Características direccionales de la perturbación por radiación
La fuente de perturbaciones irradia perturbaciones electromagnéticas en todas las direcciones del espacio, o la capacidad del equipo sensible para recibir perturbaciones electromagnéticas desde todas las direcciones es diferente. Los parámetros que describen esta capacidad de radiación o capacidad de recepción se denominan características direccionales.

7) Área efectiva de la antena
Este es un parámetro que caracteriza la capacidad de los equipos sensibles para recibir la intensidad del campo perturbador. Obviamente, cuanto mayor sea el área efectiva de la antena, mayor será la capacidad del equipo sensible para recibir perturbaciones electromagnéticas.

Clasificación de las fuentes de perturbaciones electromagnéticas
1) Según la clasificación de las fuentes de perturbaciones electromagnéticas: se pueden dividir en tres categorías: fuentes de perturbaciones naturales, fuentes de perturbaciones artificiales y fuentes de perturbaciones transitorias.
una. Las fuentes de perturbación natural se caracterizan por su incontrolabilidad. De acuerdo con sus diferentes causas y propiedades físicas, las fuentes de perturbaciones naturales se pueden dividir en cuatro categorías: ruido electrónico, ruido eléctrico del cielo, ruido extraterrestre y electricidad estática sedimentaria.
B. Las fuentes de perturbación creadas por el hombre se caracterizan por ser conocidas y controlables. Las perturbaciones provocadas por el hombre se pueden dividir en dos categorías: perturbaciones radioeléctricas y perturbaciones no radioeléctricas.
C. Los equipos industriales, científicos y médicos (ISM), los vehículos, las embarcaciones a motor y las unidades de motor de encendido por chispa, los electrodomésticos, las herramientas eléctricas portátiles y aparatos similares, las lámparas fluorescentes y los accesorios de iluminación y los equipos de tecnología de la información son fuentes importantes de perturbaciones transitorias.

2) Según la naturaleza de la fuente de perturbación electromagnética: dividida en dos tipos: fuente de perturbación de pulso y fuente de perturbación suave.

3) Según el tiempo de acción de la fuente de perturbación electromagnética, se puede dividir en fuente de perturbación continua, fuente de perturbación intermitente y fuente de perturbación transitoria.
una. La fuente de perturbación continua es una fuente de perturbación electromagnética a largo plazo;
B. La fuente de perturbación intermitente es una fuente de perturbación electromagnética a corto plazo;
C. La fuente de perturbación transitoria es la fuente de perturbación electromagnética con tiempo de acción corto y perturbación no periódica.

4) Según la función y no funcionalidad de la fuente de perturbación electromagnética: se divide en fuente de perturbación funcional y fuente de perturbación no funcional.
una. La fuente de acoso funcional se refiere al acoso de otros sistemas, como el acoso causado por estaciones de radio, industria, ciencia, equipos médicos, etc., mientras un sistema funciona normalmente.
B. Las fuentes de acoso no funcionales se refieren a los "productos secundarios" de un sistema durante el funcionamiento normal, como el acoso causado por interruptores y relés de alta potencia.

5) Según la forma de propagación de la fuente de perturbación electromagnética: dividida en fuente de perturbación de radiación y fuente de perturbación de conducción, o una combinación de ambas.

Vía de acoplamiento
La ruta de transmisión o el medio de la perturbación electromagnética.
(1) Acoplamiento conductivo
El cable atraviesa el entorno con interferencia, es decir, recoge la señal de interferencia y la conduce al circuito a través del cable, causando interferencia al circuito, lo que se denomina acoplamiento de conducción o acoplamiento directo.

En audio frecuencia y baja frecuencia, debido a que la capa de blindaje de la línea eléctrica, conductor de tierra y cable presenta baja impedancia, es fácil que se propague cuando la corriente se inyecta en estos conductores. Cuando el ruido se transmite a otros circuitos sensibles, puede causar interferencias. A alta frecuencia, la inductancia y la capacitancia del conductor no se ignorarán, la reactancia inductiva aumenta con el aumento de frecuencia y la reactancia capacitiva disminuye con el aumento de frecuencia.

(2) Acoplamiento de impedancia común
Cuando las corrientes de dos circuitos pasan a través de una impedancia común, el voltaje formado por las corrientes de un circuito a través de la impedancia común afectará al otro circuito.

(3) acoplamiento inductivo
a. Acoplamiento inductivo
El voltaje del puerto del circuito de interferencia conducirá a la distribución de cargas en el circuito de interferencia. El campo eléctrico generado por estas cargas puede ser captado parcialmente por el circuito sensible. Cuando el campo eléctrico cambia con el tiempo, la carga inducida variable en el tiempo en el circuito sensible formará una corriente inducida en el circuito. , esto se llama acoplamiento capacitivo inductivo. La solución es reducir el valor de resistencia del circuito sensible y cambiar el blindaje direccional o la separación del propio cable.

b. Acoplamiento de inducción magnética
Una parte de la densidad de flujo magnético generada por la corriente en el bucle de interferencia será captada por otros bucles. Cuando la densidad del flujo magnético cambia con el tiempo, aparecerá un voltaje inducido en el bucle sensible. El acoplamiento entre los bucles se denomina acoplamiento por inducción magnética. Las formas principales son el acoplamiento de bobina y transformador, el acoplamiento entre líneas dobles paralelas, etc. Las pérdidas en el núcleo a menudo hacen que el transformador actúe como un filtro de paso bajo que suprime las interferencias de alta frecuencia. El acoplamiento entre líneas paralelas es la principal forma de acoplamiento por inducción magnética. Para reducir la interferencia, se debe minimizar la inductancia mutua entre los dos cables.

C. Acoplamiento de radiación
La fuente de radiación propaga ondas electromagnéticas al espacio libre, y los dos cables del circuito de inducción son como antenas, aceptan ondas electromagnéticas y forman un acoplamiento de interferencia. Cuando la fuente de interferencia está relativamente cerca del circuito sensible, si la fuente de radiación tiene un voltaje bajo y una corriente grande, el campo magnético juega un papel importante; si la fuente de interferencia tiene un voltaje alto y una corriente pequeña, el campo eléctrico juega un papel importante. Para la interferencia causada por la radiación, la tecnología de protección se utiliza principalmente para suprimir la interferencia.

Equipo sensible
Se refiere a las personas u otros seres vivos que se verán dañados por la energía electromagnética emitida por las fuentes de perturbaciones electromagnéticas, así como a los dispositivos, equipos, subsistemas o sistemas que causarán riesgos electromagnéticos y provocarán una degradación o falla del rendimiento. Muchos dispositivos, equipos, subsistemas o sistemas pueden ser tanto fuentes de perturbaciones electromagnéticas como equipos sensibles.

Para realizar la compatibilidad electromagnética, debemos partir de los tres elementos básicos anteriores y utilizar medidas técnicas y organizativas. Las denominadas medidas técnicas deben partir del análisis de las fuentes de perturbaciones electromagnéticas, las vías de acoplamiento y los equipos sensibles, y adoptar medios técnicos eficaces para suprimir las fuentes de perturbaciones, eliminar o debilitar el acoplamiento de perturbaciones, reducir la respuesta de los equipos sensibles a las perturbaciones o aumentar el nivel de sensibilidad electromagnética. Las denominadas medidas organizativas consisten en formular y seguir un conjunto completo de normas y especificaciones, llevar a cabo una asignación razonable del espectro, controlar y gestionar el uso del espectro, especificar el método de trabajo según la frecuencia, el tiempo de trabajo y la direccionalidad de la antena. , etc., para analizar el entorno electromagnético y seleccionar el área de diseño para la gestión de la compatibilidad electromagnética, etc.

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